§1-1切削用量與切削運動課件

1、1-1切削用量與切削運動,第一章 金屬切削基礎(chǔ),各種機械產(chǎn)品的用途和零件結(jié)構(gòu)的差別雖然很大，但它們的制造工藝卻有共同之處，即都是構(gòu)成零件的各種表面的成形過程。機械零件表面的切削加工成形過程是通過刀具與被加工零件的相對運動完成的。這一過程要在由金屬切削機床、刀具、夾具、工件構(gòu)成的機械加工工藝系統(tǒng)中完成。機床是加工機械零件的工作機械，刀具直接對零件進行切削，夾具用來固定加工對象即工件，使之占有正確位置。本章從對構(gòu)成零件的表面及其成形方法的理論分析入手，介紹機械加工工藝系統(tǒng)的構(gòu)成及特性。,1-1切削用量與切削運動,3-2 零件表面的成形和機械加工運動 一、零件表面的成形 任何一個機器零件的形狀都是由

2、它的功用來確定的。實現(xiàn)同樣的功用，可以有多種多樣的工件表面形狀。在實際生產(chǎn)中常選用那些加工最方便、最經(jīng)濟、最準(zhǔn)確和最迅速的工件表面形狀。這往往是形狀比較簡單的表面，例如平面、圓柱面、圓錐面、球面、螺旋面等。 任何一個表面都可以看作是一條曲線沿另一條曲線運動的軌跡。這兩條曲線(包括直線，它是曲線的特例)叫作該表面的發(fā)生線，而前一條發(fā)生線，稱為母線，后一條發(fā)生線，稱為導(dǎo)線。,1-1切削用量與切削運動,例如，為了形成平面須使直線形母線1沿著直線形導(dǎo)線2移動，如圖a)所示。,1-1切削用量與切削運動,在形成表面的過程中，有些表面的兩條發(fā)生線的形狀都保持固定不變，如圓柱面；有些表面只有一條發(fā)生線的形狀保

3、持不變，如當(dāng)母線為圓，導(dǎo)線為直線形成圓錐面；而另外一些表面則兩條發(fā)生線的形狀都要發(fā)生變化，如螺旋槳的表面。 第一類表面的加工方法可以有很多種，第二類表面的加工方法種數(shù)就受到了限制，第三類表面的加工方法一般說來只有一種。 有些表面的兩條發(fā)生線是可以互換的，例如圓柱面亦可以由圓母線沿著直線導(dǎo)線移動而成；有些表面的兩條發(fā)生線則不可互換的，如圓錐面。前者叫可逆表面，后者叫不可逆表面。很明顯可逆表面的加工方法要比不可逆表面的多。,1-1切削用量與切削運動,要研究表面的形成方法，必須先研究表面發(fā)生線的形成方法。 工件表面發(fā)生線的形成過程，與所用刀具的刀刃形狀有關(guān)。同樣一條發(fā)生線在采用不同刀刃形狀的情況下就

4、有不同的形成方法。切削加工過程中可能的刀刃形狀有下列三種： 1)刀刃是一個點(實際上是很短的一段線)，在切削加工時，刀刃2作軌跡運動3，切削點的軌跡形成發(fā)生線。例如外圓車刀、刨刀等。 2)刀刃是一段曲線，其輪廓與工件發(fā)生線相吻合。在切削加工時，刀刃2與被形成的表面作線接觸，刀具無需任何運動即可得到所需要的發(fā)生線。例如螺紋車刀、模數(shù)銑刀等。,1-1切削用量與切削運動,3)刀刃是一段曲線，其輪廓與工件發(fā)生線不相吻合。在切削加工時刀刃2與被形成表面相切，工件發(fā)生線1是刀刃形狀2的運動軌跡的包絡(luò)線。因此，刀具與工件需要有共同的范成運動。例如插齒刀、齒輪滾刀等。,1-發(fā)生線； 2-刀刃； 3-軌跡運動,

5、1-1切削用量與切削運動,在切削加工中，發(fā)生線的形成方法有下列四種： 1)軌跡法(描跡法) 刀刃1為一個點，發(fā)生線2是由刀刃1作軌跡運動3而形成，這時刀具5和工件4之間需要有一個相對運動。 2)成型法(仿型法) 刀刃為一線段1，它與工件發(fā)生線2相吻合。因此發(fā)生線2由刀刃1實現(xiàn)，這時刀具5和工件4之間不需要有相對運動。 3)展成法(范成法) 刀刃為一線段，它與工件發(fā)生線2不相吻合，發(fā)生線2是由刀刃1在刀具5與工件4作對滾運動(又稱范成運動)時所形成的一系列軌跡線的包絡(luò)線。這時刀具與工件之間只需要一個相對運動，稱為范成運動(AB)，由刀具運動A和工件轉(zhuǎn)動B復(fù)合而成。,1-1切削用量與切削運動,4)

6、相切法(旋切法) 刀刃為一個點1，發(fā)生線2是旋轉(zhuǎn)著的刀刃的運動軌跡的切線。切削時刀具5的旋轉(zhuǎn)中心按一定規(guī)律作軌跡運動3，刀刃1運動軌跡為一系列圓，它們的切線形成了發(fā)生線2。這時刀具和工件之間要有二個相對運動，一個是刀刃的轉(zhuǎn)動，另一個是刀刃相對于工件的移動。,1-刀刃； 2-發(fā)生線；3-軌跡運動； 4-工件；5-刀具,1-1切削用量與切削運動,二、機械加工運動 按機床上運動的功用來看，可分為成形運動和非成形運動兩大類。 1表面成形運動 從幾何的角度來分析，為保證得到工件表面的形狀所需的運動，稱為成形運動。它是機床上的刀具和工件為了形成表面發(fā)生線而作的相時運動，簡稱成形運動，是機床上最基本的運動。

7、為了在機床上加工出所需的零件表面，機床必須具備成形運動。 根據(jù)工件表面形狀和成形方法的不同，成形運動有以下類型： (1)簡單成形運動 是獨立的成形運動，都是最基本的成形運動。如果成形運動僅僅是執(zhí)行件的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動，則稱為簡單的成形運動。,1-1切削用量與切削運動,以車削回轉(zhuǎn)體表面為例，工件回轉(zhuǎn)n和刀具直線移動f是速度各自獨立的運動,即為兩個簡單的表面成形運動。 (2)復(fù)合成形運動 是由兩個或兩個以上簡單運動按照一定的運動關(guān)系合成的成形運動。 車削螺紋時，為了保證被加工導(dǎo)程T，工件轉(zhuǎn)一周時刀具必須移動T，工件轉(zhuǎn)動n1和刀具移動n2組成一個復(fù)合的成形運動(n1 n2)。,1-導(dǎo)線； 2-母線

8、,1-1切削用量與切削運動,又如當(dāng)車削圓錐面時，刀具縱、橫向移動f2和f3必須保持一定的速度比，稱為復(fù)合的成形運動(f2f3)， f2和f3稱為單元運動。 雖然復(fù)合成形運動是由兩個或兩個以上單元運動組合而成的，但在形成表面的過程中，它們是相互依存的，在它們之間應(yīng)保持準(zhǔn)確的速比關(guān)系，其中任一個運動都不是獨立的運動，一個復(fù)合運動是一個獨立的運動。,1-1切削用量與切削運動,成形運動是為了形成工件表面發(fā)生線的運動。相同的表面可以有不同的成形方法和不同的成形運動。例如在車削回轉(zhuǎn)曲面時，用成形法加工，只需工件回轉(zhuǎn)運動；用軌跡法加工，則需要兩個獨立的成形運動。,1-刀刃； 2-發(fā)生線；3-軌跡運動； 4-

9、工件；5-刀具,1-1切削用量與切削運動,從保證金屬切削過程的實現(xiàn)和連續(xù)進行的角度看，成形運動可分為主運動和進給運動兩種： (1)主運動 是進行切削的最基本、最主要的運動，也稱為切削運動，通常它的速度最高，消耗機床動力最多。 主運動是必不可少的成形運動，一般機床的主運動只有一個。主運動可由工件或刀具來實現(xiàn)。 例如車床主軸帶著工件的轉(zhuǎn)動和鉆床主軸帶動鉆頭的轉(zhuǎn)動、刨削時刨刀的直線運動等就是主運動。 主運動可以是旋轉(zhuǎn)運動，也可是直線往復(fù)運動。,1-1切削用量與切削運動,(2)進給運動 進給運動與主運動配合，使切削工作能夠連續(xù)地進行。通常它消耗動力較少，可由一個或多個運動組成。 當(dāng)表面成形運動僅有一個

10、運動時，則只有主運動而無進給運動，如拉床等。當(dāng)表面成形運動有兩個或兩個以上時，其中一個為主運動，其余為進給運動。 根據(jù)刀具相對于工件被加工表面運動方向的不同，進給運動分為縱向進給、橫向進給、圓周進給、徑向進給和切向進給運動等。此外，進給運動也可以分為軸向(鉆床)、垂直和水平(銑床)方向進給運動。進給運動可以是連續(xù)的(車削)，也可以是周期間斷的(刨削)。,1-1切削用量與切削運動,2輔助運動（非成形運動） 在機床上除了上述表面成形運動主運動和進給運動外，為完成機床工作循環(huán)，還需一些其他的輔助運動，即與形成發(fā)生線無關(guān)的一些非成形運動。 (1)空行程運動 刀架、工作臺的快速接近和退出工件等，可節(jié)省輔

11、助時間。(2)切入運動 為保證被加工面獲得所需尺寸，刀具相對于工件表面的深入運動。(3)分度運動 使工件或刀具回轉(zhuǎn)到所需要的角度，多用于加工若干個完全相同的沿圓周均勻分布的表面，也有在直線分度機上刻直尺時，工件相對刀具的直線分度運動。 (4)操縱及控制運動 包括變速、換向、啟停及工件的裝夾等。（5)校正運動 在精密機床上為了消除傳動誤差的運動，稱為校正運動，如精密螺紋車床或螺紋磨床等中的螺距校正運動。,1-1切削用量與切削運動,1-1 切削用量和切削層參數(shù) 1切削過程中工件上的表面 刀具和工件相對運動過程中，在主運動和進給運動作用下，工件表面的一層金屬不斷被刀具切下轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，從而加工出所需?/p>

12、的工件新表面。因此，被加工的工件上有三個依次變化著的表面：待加工表面 、已加工表面 、過渡表面。,1-1切削用量與切削運動,2切削用量 在切削加工過程中，針對不同的工件材料、工件結(jié)構(gòu)、加工精度、刀具材料和其他技術(shù)經(jīng)濟要求，所需的成形運動的量值也不相同。根據(jù)加工要求選定適宜的成形運動量值，就是切削要素的選擇。主運動速度、進給運動速度或進給量，還有切入運動的切入量等切削要素稱為切削用量。,1-1切削用量與切削運動,(1) 切削速度vc 切削速度是主運動的線速度。主運動為回轉(zhuǎn)運動時，運動著的回轉(zhuǎn)體(刀或工件)上某一點的瞬時線速度為切削速度，單位是mmin，其計算公式如下： 式中：d作主運動的回轉(zhuǎn)體上

13、某一點的回轉(zhuǎn)直徑 mm； n作主運動的回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，rmin或rs。 當(dāng)轉(zhuǎn)速值n一定時，選定點不同，其切削速度也不同，計算時取最大切削速度。如車外圓時，計算待加工表面速度，鉆削時計算鉆頭外徑處的速度。當(dāng)主運動為直線運動時，切削速度是刀具相對于工件的直線運動速度。,1-1切削用量與切削運動,(2)進給速度vf、進給量 f 和每齒進給量 fz 刀具上選定點相對于工件的進給運動時的瞬時速度，稱為進給速度(單位：mm/min或mms)。 進給量是工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周時，二者沿進給方向的相對位移量(單位：mm/r)。當(dāng)主運動是直線往復(fù)運動時，進給量是每一往復(fù)行程沿進給方向的相對位移量(單位：mm/行程)。 每齒進給量：對于銑刀、拉刀等多齒刀具，在每轉(zhuǎn)或每行程中，每個刀齒相對于工件在進給方向上的位移量，稱為每齒進給量 fz ，即后一個刀齒相對于前一個刀齒的進給量(單位：mmz)。 各進給量有